诊疗or预防基因测序引导医学思维反转.pdf

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1、 行业行业报告报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 医疗器械医疗器械 证券证券研究报告研究报告 2017 年年 07 月月 05 日日 投资投资评级评级 行业行业评级评级 强于大市(维持评级)上次评级上次评级 强于大市 作者作者 杨烨辉杨烨辉 分析师 SAC 执业证书编号：S1110516080003 郑薇郑薇 联系人 资料来源：贝格数据 相关报告相关报告 1 医疗器械-行业专题研究:NIPT 双巨头欲登 A 股，基因检测花落谁家 2017-03-16 2 医疗器械-行业深度研究:化学发光，国产品牌在燃烧的远征中日夜兼程 2016-11-24 行业走势图行

2、业走势图 诊疗诊疗 or 预防，基因测序引导医学思维反转预防，基因测序引导医学思维反转 2020 年年测序行业规模将超过测序行业规模将超过 120 亿美元，中国地区增速位居全球前列亿美元，中国地区增速位居全球前列 近年来基因测序行业发展迅速，随着行业逐步成熟，2015 年全球基因测序市场规模接近 60 亿美元，2016 年超过了 60 亿美元，直逼 70 亿美元，预计2020 年全球市场规模超过 120 亿美元，年复合增长率达到 17-19%。随着经济的不断发展和测序市场规范化，中国测序市场增速明显，中国将进入快速发展期，中国测序市场规模 2016 年约为 54 亿元人民币，预计 2020年将

3、突破百亿元人民币，年复合增长率约为 20-25%，位居全球前列。测序界苹果测序界苹果 ILLUNINA 创造创造 13 年股价翻年股价翻 300 倍神话倍神话 Illumina 成立于 1998 年，以测序仪器和配套试剂耗材为核心产品。2006 年，Illumina 收购了 Solexa 之后，才正式步入测序领域，由此进入发展黄金期。早期 Illumina 布局科研市场，6 年的收入平均复合增速高达 35.6%。2012 年开始，公司开始大力布局临床市场，通过一系列并购扩大临床版图。相对临床市场，科研市场微乎其微，但却造就了 Illumina 的神话，临床市场初步打开，将缔造多个神话，其市场空

4、间难以想象。中国企业主要集中于中游服务端，少数进军上游制造端中国企业主要集中于中游服务端，少数进军上游制造端 据估算，我国约有 1700 台 NGS 测序仪，几乎都是 Illumina（约 1000 台）、Thermo Fisher（约 600 台）和 Pacific Biosciences（约 50 台）的仪器，其他的仪器约 50 台。华大基因是目前国内最大的基因测序中心。上游：国内部分公司逐步布局上游，主要以自主研发和 OEM 贴牌生产的模式，如华大基因，贝瑞和康、达安基因、博奥生物均采取和外国知名测序仪制造商合作 OEM；少量厂家具备自研能力，比如华因康、瀚海基因、华大收购的 CG 等企

5、业。中游：截止至 2016 年 7 月，国内 NGS 相关公司达到 600 余家，不同公司侧重点不同，基本可划分为测序服务综合、基础科研、临床应用、生信分析和个性化健康管理方面。其中涉及临床应用的公司最多，达到 156 家。由于不掌握成本话语权，服务竞争异常惨烈。核心逻辑核心逻辑 1.上游把握话语权：上游垄断行业命脉，导致成本掌控力不在服务企业，因此对于上游的布局将是未来披荆斩棘必要的通路；2.目前基因检测临床应用最为广泛的是无创产前基因检测（NIPT），NIPT细分行业的增长将成就第一波龙头企业，如华大、贝瑞、安诺优达等；3.基因测序是平台，在下一个应用领域的快速布局，才能保证下一个成长阶段

6、突出重围，受益行业增长。建议关注建议关注：华大基因、华大基因、ST 天仪天仪、迈克生物、迈克生物 风险风险提示提示：NIPT 降价过快、降价过快、政策影响、医疗事故等因素政策影响、医疗事故等因素 建议关注建议关注 股票股票 股票股票 收盘价收盘价 投资投资 EPS(元元)P/E 代码代码 名称名称 2017-07-04 评级评级 2016A 2017E 2018E 2019E 2016A 2017E 2018E 2019E 000710.SZ*ST 天仪 65.7 300463.SZ 迈克生物 25.45 买入 0.56 0.72 0.95 1.20 45.45 35.35 26.79 21.

7、21 资料来源：Wind 一致预期，天风证券研究所，注：PE=收盘价/EPS -18%-13%-8%-3%2%7%12%2016-072016-112017-03医疗器械 沪深300 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录内容目录 1.基因测序，正本清源追溯疾病起因基因测序，正本清源追溯疾病起因.4 2.仰望翘楚，基因测序界的苹果仰望翘楚，基因测序界的苹果 Illumina.4 2.1.Illumina 投资界的神话，13 年 300 倍涨幅.4 2.2.18 年时间，Illumina 造就的测序成本超摩尔定律神话.5 3.基因测序界繁

8、华热闹，逐浪者前仆后继基因测序界繁华热闹，逐浪者前仆后继.9 4.快速增长的基因检测行业，带动下一代投资风口快速增长的基因检测行业，带动下一代投资风口.10 4.1.2016 年全球基因检测 70 亿美金市场，保持 15-20%高速增长.10 4.2.中国作为新兴国家，测序行业发展速度已与全球接轨.11 4.3.国内测序公司上下游产业链，呈现金字塔型.12 4.4.伴随着基础科研发展，测序 65 年历史是一场惊世骇俗的技术变革.15 4.5.测序技术相比于其他技术的优势.17 4.6.测序成本占比，未来将随着产业化的发展而发生结构性变化.17 4.6.1.测序实验（未来逐渐自动化，耗时缩短）.

9、18 4.6.2.信息分析（目前已有成熟流程，成本占比低）.18 4.6.3.报告解读和遗传咨询，未来价值将高于测序本身.19 4.7.测序主流产品历史沿革.20 4.8.各主流测序厂家，不同的技术平台各放异彩.22 4.8.1.一代测序金标准，永恒的经典.22 4.8.2.二代测序技术随着逐步从科研走向临床，市场空间扩容加速.22 4.8.2.1.测序仪的全球龙头 Illumina，技术的飞跃望其项背.23 4.8.2.2.Thermo Fisher.23 4.8.2.3.诊断界巨头罗氏，以退为进布局二代后测序产品.24 4.8.3.三代测序，未来测序产业的重要一员.25 图表目录图表目录

10、图 1：2000-2016 年 Illumina 股价走势.4 图 2：2007-2015 年 Illumina 营业收入（万元）及增速.5 图 3：Illumina 发展历史轨迹.6 图 4：2007 年-2015 年 Illumina 毛利率和净利率.6 图 5：2007 年-2016 年 Illumina 制造业销售收入（百万美元）及增速.6 图 6：2007 年-2015 年 Illumina 收入占比.7 图 7：2006 年-2015 年 Illumina 收入区域占比.7 图 8：2007-2016 年 Illumina 亚太区域的收入（百万美元）和增速.7 图 9：2001 年

11、-2015 年 Illumina 测序成本的下降历程.8 图 10：截止到 2016 年 Q1 Illumina 装机台数.8 图 11：分子诊断主要流程.9 图 12：各大主要分子诊断技术的分辨率.10 图 13：全球基因测序市场规模（亿美元）.10 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图 14：全球 NGS 市场规模（亿美元）.11 图 15：中国基因测序市场规模（亿元）.12 图 16：国内测序仪分布图.12 图 17：基因测序产业链.13 图 18：国内中游公司分布.14 图 19：国内基因检测监管部门和应用领域.14 图 20：测序

12、技术发展历程.16 图 21：个人基因组测序成本以“超摩尔定律”速度下降.16 图 22：每 Mb 数据产生成本下降明显.16 图 23：常规基因检测流程（以第三方检测机构提供的全外显子检测为例）.17 图 24：测序实验流程.18 图 25：生物信息分析流程.18 图 26：云计算的模块化操作.19 图 27：主流测序仪发布时间汇总.20 图 28：2016 年全球测序仪制造商市场份额.22 表 1：分子诊断主要涉及的基因组异常类型.9 表 2：国内布局上游的公司.13 表 3：传统方法和 NIPT 的对比.15 表 4：分子诊断技术优缺点.17 表 5：主流测序仪对比.20 表 6：ABI

13、 一代测序仪参数对比.22 表 7：Illumina 仪器参数对比.23 表 8：Thermo Fisher 二代测序仪参数对比.23 表 9：Roche 454 仪器参数对比.24 表 10：三代测序仪参数对比.25 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 1.基因测序基因测序，正本清源追溯疾病起因正本清源追溯疾病起因 基因（Gene）一词来自于希腊语，意思为“生”。现在指携带遗传信息的 DNA（或 RNA）序列，基因通过指导蛋白质的合成来表现所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。人类大约有 22.5 万个基因。人类的基因序列中潜藏着海

14、量的信息，种族起源、个体表观特征、疾病谱都与我们的基因息息相关，甚至有研究表明我们的性格、喜好、天赋都与基因密不可分。甚至可以调侃，人生三大哲学课题，即我们是谁，我们从哪里来，我们要到哪里去，我们不需要寻觅和追求答案，答案从我们出生就携带在我们的遗传密码中。伴随着询证医学的发展，无论是诊断技术还是对疾病认知都发生了巨大的飞跃。由生产企业驱动的全自动产品变革，使得体外诊断在近 20 年中迅速发展，从早期的血球分析仪，到普及生化检测仪，再到化学发光仪，最终还是要追溯到基因检测（下文中的基因检测主要指 DNA 检测），检测手段也经历了从细胞-蛋白-核酸的发展历程。曾经活跃于实验室或者科研的概念，在

15、2015 年由精准医疗一度把基因检测推上行业浪尖，。广义的基因检测主要包括三大类技术：杂交、扩增和测序，本文重点分析测序行业。2.仰望翘楚，仰望翘楚，基因测序界的苹果基因测序界的苹果 Illumina 2.1.Illumina 投资界的神话，投资界的神话，13 年年 300 倍涨幅倍涨幅 Illumina 1998 年成立于美国加州，以测序仪器和配套试剂耗材为核心产品，除了制造业之外，还涉足基因检测服务行业。客户群包括研究机构、政府实验室、医院、制药厂、生物技术公司、农业、商业化的分子诊断实验室，针对消费人群的测序服务公司等。2000 年Illumina 在纳斯达克上市。早期的 Illumin

16、a 主要在以 FISH 为基础的芯片领域发展，然而发展并不尽如人意。在 Illumina成立之初，是美国基因芯片巨头昂飞（Affymetrix）发展巅峰时期，在 2003 年是 Illumina股价最低点，最低不到 1 美金。2006 年，Illumina 收购了 Solexa 之后，公司的发展发生了巨大的飞跃。而此时芯片巨头昂飞却在逐步没落（2016 年 1 月 13 亿美金被 Thermo 收购），测序的巨大前景和想象力带着 Illumina 的股价一路高飞，最高时可达 240 美金，目前稳定在 170 美金左右。图图 1：2000-2016 年年 Illumina 股价走势股价走势 资料

17、来源：Wind，天风证券研究所 公司在成立之初，Illumina 主要目标客户群在科研市场，测序仪器和耗材都在快速增长。从 2012 年开始，测序耗材就成为了最大的收入来源。然而随着在科研市场的市场份额逐步提升，公司发现业务的增长会受制于美国和欧洲的科研经费限制，因此在 2013 年进行组织架构调整，战略调整为更专注于临床市场，并且进行了一系列的产业并购，朝着临床的目标在稳步前行。随着 Illumina 的内生加外延一路发展，目前的核心业务线主要包括生 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 命科学、临床诊断和消费检测。科学事业部：目标客户群主要

18、是生命科学研究领域，包括大学、研究机构、政府实验室、生物科学和制药公司。这些机构使用 Illumina 产品用于基础科研和转化科研，包括靶向技术、外显子和全基因组测序、基因突变、基因表达、表观遗传学、宏基因组学、法医、器官移植等等领域。专注于公司核心平台技术和包括复杂疾病，农业基因组，微生物和宏基因组等的开发。生殖和遗传事业部：主要专注于生殖、遗传病和肿瘤。生殖领域包括胚胎移植前基因筛查和诊断（PGS/PGD），无创产前筛查，新生儿和遗传疾病的检查。其中包括 Verinata、BlueGnome 和 cytogenetics portfoli 几个重要的子公司，主要关注与生殖健康和疾病导向的遗

19、传健康及肿瘤业务。肿瘤是基因组疾病，用来鉴定肿瘤细胞的基因突变，了解肿瘤进程和设计靶向治疗的方案，患者也可以使用 NGS 或者芯片技术检测肿瘤易感基因。消费事业部：以消费者人群为目标客户群，提供有关基因的娱乐信息，包括存储、分析、解读、共享基因和表型信息。其内容包括基因测序，集成、分析、建档、共享基因数据，通过软件和算法，提高数据存储解决方案，构建云数据库，不断修正和分析数据信息，提供整套的基因分析结果，以可读性的报告替代基因检测结果。针对的人群主要是普通消费者，通过 app BaseSpace 来对接消费业务。随着数据库 NextBio 的不断升级和壮大，遗传基因和表型的对应关系越来越清晰，

20、所产生的价值也将越来越大，为真正意义的大数据奠定基础。新兴市场事业部：关注与产品需求研发和支持平台。以新兴市场为主要目标客户，旨在可以快速应对新兴市场的需求和发展，为该市场客户提供解决方案。2.2.18 年时间，年时间，Illumina 造就造就的测序成本超摩尔的测序成本超摩尔定律神话定律神话 2000 年 IL 在纳斯达克上市，超过 16 年发展，股价顶点和底部差值最高可达 242 倍，其发展也是经过一系列变革，修正，不断前行。其发展历程可人为分为三个阶段：2000-2006 年是 Illumina 的芯片时代，然而同期的芯片巨头昂飞，表现更为耀眼夺目，股价也从 2002 年最低的 16.2

21、 美金到 2005 年的最高 59.7 一路高歌猛进。意识到芯片的发展局限后，Illumina 在 2006 年收购了 Solexa，进入下一个发展黄金期。2006-2012 年是测序产品快速发展阶段。该阶段 Illumina 快速布局科研市场，6 年的收入平均复合增速高达 35.6%。2007 年 Illumina 被福布斯评为发展最快的科技公司，Illumina公布了五年内首次盈利的 12 个月。2009 年收入增速减缓主要原因是全球金融危机，导致科研经费波动较大。随着科研市场份额的逐步增大，其增速放缓，因此 2012 年 Illumina开始大力布局临床市场。图图 2：2007-2015

22、 年年 Illumina 营业收入营业收入（万元）及增速（万元）及增速 资料来源：公司公告，天风证券研究所 0%20%40%60%80%100%120%05001,0001,5002,0002,500200720082009201020112012201320142015营业收入 营业收入增速 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 2012-今天，Illumina 持续加大在临床的布局和并购，自 2012 年开始，公司不断为了未来的业务，持续布局。图图 3：Illumina 发展历史轨迹发展历史轨迹 资料来源：公司公告，天风证券研究所 Illu

23、mina 处于基因测序的上游制造商，保持较高的毛利率。2006-2015 年整体毛利率稳定保持在 63%-70%之间。图图 4：2007 年年-2015 年年 Illumina 毛利率和净利率毛利率和净利率 资料来源：公司公告，天风证券研究所 2017 年初，Illumina 市值约为 240 亿美金，2016 年全年营收 24 亿美金，其中制造业约为20 亿美金，测序仪和试剂耗材依然是 Illumina 的支柱业务。图图 5：2007 年年-2016 年年 Illumina 制造业销售收入（百万美元）及增速制造业销售收入（百万美元）及增速 资料来源：公司公告，天风证券研究所 2009 年 I

24、llumina 就有 CLIA 认证的实验室提供测序服务，然而多年来制造业依然占收入 90%左右的份额，2013 年收购了美国 NIPT 服务巨头 Verinata Health，2014 年服务收入增速接近 70%，2013-2015 年服务业务都保持复合 45%的平均增速。0%50%100%200720082009201020112012201320142015整体毛利率 归母扣非净利润率 0%10%20%30%40%50%60%70%05001,0001,5002,0002,5002007200820092010201120122013201420152016制造业收入 增速 行业报告行

25、业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 图图 6：2007 年年-2015 年年 Illumina 收入占比收入占比 资料来源：公司公告，天风证券研究所 2006-2015 年 10 年间，Illumina 最大的市场在美国和欧洲，约占整体份额的 75-85%，并且还保持较高的增速。然而其他新兴市场的成长也是不容小觑，为此 2013 年 Illumina 成立了新兴市场事业部，用于快速积极响应新兴市场的变化和需求，来寻找新的增长点。图图 7：2006 年年-2015 年年 Illumina 收入区域占比收入区域占比 资料来源：公司公告，天风证券研究所 其中

26、亚太区域的表现，由于华大基因而备受关注。2010 年初，华大基因购入 128 台 HiSeq 2000，几乎是全球保有量的一半。此笔订单也是历史上 Illumina 最大的一笔订单，当年Illumina 的收入增速就有明显的表现，股价也同样有明显的表现。图图 8：2007-2016 年年 Illumina 亚太区域的收入亚太区域的收入（百万美元）（百万美元）和增速和增速 资料来源：公司公告，天风证券研究所 测序领域受到大众关注，最早起源于人类基因组计划。曾经这是一项多么伟大的人类基因解密项目，从 1990 年开始实施到 2005 年结束，多个国家花费巨资，共同完成了人类全基0%20%40%60

27、%80%100%200720082009201020112012201320142015产品销售收入占比 服务及其他收入占比 0%20%40%60%80%100%2006200720082009201020112012201320142015美国占比 欧洲占比 亚太区占比 其他地区占比 0%20%40%60%80%100%120%01002003004005002007200820092010201120122013201420152016亚太区收入 增速 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 因组测序，共计花费 30 亿美金，耗时 15 年。

28、然而 2016 年初，Illumina 已经可以做到 1000美金进行全基因组测序，时过一年技，Illumina 又发布了新的仪器 NovaSeq，宣布全基因组测序已经可以达到 100 美金。技术的发展和成本降低的速度已经超出想象，显示出科技创新的强大能量。仅仅 11 年时间，测序行业发生了如此大的变化，摩尔定律再一次被超越。图图 9：2001 年年-2015 年年 Illumina 测序成本的下降历程测序成本的下降历程 资料来源：公司公告，天风证券研究所 截止到 2016 年 Q1,Illumina 全球一共装机约 7700 台（时间跨度比较久，预计实际使用的大约 3000 台），其中销售最

29、好的是其核心产品 MiSeq 系列，均价约为 10 万美金。而该产品预计已经在中国进行 CFDA 申请。图图 10：截止到：截止到 2016 年年 Q1 Illumina 装机台数装机台数 资料来源：公司公告，天风证券研究所 纵观 Illumina 的发展历程，1998 年成立时候只有 7 人，2016 年已经发展到 4600 人，从2006 年开始布局基因测序产品，10 年间股价翻了 10 倍，归结到底还是优质的产品和不断的创新。Illumina 在测序领域处于绝对的龙头，约占 70%市场份额对基因测序领域无边界的想象力和预期，市场给与其超高的估值溢价，2016 年 Thermo 曾出价 3

30、00 亿美金发起收购要约，2017 年初市值约为 240 亿美金，远超国内医疗器械龙头公司，而测序只属于医 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 疗器械中一个细小的分支。Illumina 的成就仅仅建立在科研市场，临床这个更为诱人的市场，才刚刚开始。随着技术的发展和成本的下降，技术已经不是主要的发展瓶颈，而是在随着技术的发展和成本的下降，技术已经不是主要的发展瓶颈，而是在临床的易用性，诊断结果的解读，数据的整合与分析，这将是未来打开临床和消费市场的临床的易用性，诊断结果的解读，数据的整合与分析，这将是未来打开临床和消费市场的一道关键门槛一道关键

31、门槛。然而对于企业和投资，产品和创新依然是其最核心的价值。国内企业多集。然而对于企业和投资，产品和创新依然是其最核心的价值。国内企业多集中与服务领域，对于上游产品的拓展已经初见端倪，产业链的向上延伸是未来对于国民基中与服务领域，对于上游产品的拓展已经初见端倪，产业链的向上延伸是未来对于国民基因具有话语权的重要环节，未来的市场需要现在的布局，我们看好对上游产因具有话语权的重要环节，未来的市场需要现在的布局，我们看好对上游产业有布局和规业有布局和规划的测序企业。划的测序企业。3.基因测序界基因测序界繁华热闹繁华热闹，逐浪者前仆后继，逐浪者前仆后继 分子诊断狭义上是指基于核酸的诊断（NAD，Nucl

32、eic Acid-based Diagnosis），即对各种DNA 或 RNA 样本变异的检测以实现对疾病的筛查、诊断和治疗指导。广义上则是指对基因组的变异和蛋白组调控的生物标记物进行检测分析。目前常用的技术平台主要有杂交（包括芯片）、PCR（聚合酶链式杂交）和基因测序。杂交和 PCR 作为常规检测手段而广泛应用，在中国国产化程度较高，而测序产品，目前还是以科研市场为主，临床市场在成本不断下降的过程中逐步打开。本文围绕测序行业，包括产品及服务，尽量详细客观描述行业和做出预判。早期的分子诊断，由于没有核酸扩增，主要的检测流程只有简单的核酸提取和粗略的变异检测，即分子杂交。后来 PCR 技术诞生并

33、真正应用于分子诊断中，使得微量样品检测成为可能。随着变异检测技术的更新迭代，单次数据量产出不断突破，需要强大的生物信息学进行支撑。目前，分子诊断常规流程大体上包括了核酸提取、核酸扩增、变异检测和数据分析等四个大步骤。其过程相对繁琐，对操作人员的专业度要求很高，尤其是基因测序，其流程复杂、专业度要求、以及数据的庞杂更甚。图图 11：分子诊断主要流程分子诊断主要流程 资料来源：天风证券研究所 然而基因测序是直接获得核酸序列信息的唯一技术手段，其广阔的潜在应用领域和想象空间，使得测序的平台价值不可估量。目前市面上应用最广的是第二代高通量平行测序方法，第三代单分子测序也在快速的发展当中。与疾病相关的基

34、因组异常按照涉及的序列大小可分为三类，分别是基因突变、结构变异和染色体异常。我们的基因组绝大部分区域的改变并不会对自身造成影响，这是因为人类基因组存在一定的容错率，降低由于有丝分裂复制错误导致严重的影响。但是在某些特定区域，一旦出现错误，就会引起巨大变化，导致疾病的发生。而分子诊断检测的正是针对这种特定的区域。不同类型的变异、不同区域的异常、不同大小的错误会导致不同疾病的发生，尽管分子诊断表面上看有不同的应用领域，但是实质上就是检测以下这三种变异类型。表表 1：分子诊断主要涉及的基因组：分子诊断主要涉及的基因组异常异常类型类型 基因突变基因突变 Mutation 结构变异结构变异 Struct

35、ural variation 染色体异常染色体异常 Chromosome abnormality 定义 DNA 分子中发生碱基对染色体发生的结构变异包1 个或者多个染色体发生大 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 的替换、增添、缺失等，而引起的基因结构的改变 括缺失、重复、拷贝数变异、插入、倒位、易位等。染色体结构的改变，会使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变 片段的异常（缺失、重复、倒位、易位等），包括染色体数目异常和结构异常 大小 1bp 1Kb-3Mb 大于 1 个基因 资料来源：Wiki，天风证券研究所 在分子诊断中，不同

36、的技术由于技术的局限性和特异性，会有不同的分辨率。对于不同的疾病，根据疾病基因组学的研究，会有特定的变异类型，有些疾病只有一种变异类型，而有些疾病则会有多种变异类型，不同的变异类型需要合适的技术进行检测，才能保证检出率。有时还需要多种技术配合，降低假阴性的情况。图图 12：各大主要分子诊断技术的分辨率：各大主要分子诊断技术的分辨率 资料来源：天风证券研究所 目前在分子领域，使用最频繁和普及的是 PCR 产品，测序行业纵然已经有 Illumina 这样的巨头，但在测序领域的探索属于早期。基因测序由于是直接对基因编码的读取，具有更广的应用延展性，21 世纪是生物的世纪，我们认为更多是对基因层面的研

37、究，因此测序的平台价值不可估量。4.快速增长的基因检测行业快速增长的基因检测行业，带动下一代投资风口，带动下一代投资风口 4.1.2016 年全球年全球基因检测基因检测 70 亿美金市场，亿美金市场，保持保持 15-20%高速增长高速增长 近年来基因测序行业发展迅速，随着行业逐步成熟，多家咨询机构的市场规模预测也区域一致。根据 BBC Reasearch 和 Transparency Market Research 的报告显示，2015 年全球基因测序市场规模接近 60 亿美元，2016 年超过了 60 亿美元，直逼 70 亿美元，预计 2020年全球市场规模超过 120 亿美元，年复合增长率

38、达到 17-19%。图图 13：全球基因测序市场规模（亿美元）全球基因测序市场规模（亿美元）行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11 资料来源：BBC Reasearch，Transparency Market Research，天风证券研究所 在基因测序行业中，NGS（Next-Generation Sequencing，指二代测序）领域发展最快。根据 Research&Market 的预测，2015 年 NGS 全球市场规模为 33 亿美元，2016 年升至40 亿美元，2020 年预计将达到 86 亿美元，年复合增长率达到 21.3%，占整

39、个基因测序行业市场份额的 70-80%，未来仍是主要的市场。图图 14：全球全球 NGS 市场规模（亿美元）市场规模（亿美元）资料来源：Research&Markets，天风证券研究所 4.2.中国作为新兴国家中国作为新兴国家，测序行业测序行业发展发展速度已与全球接轨速度已与全球接轨 按照地理区域划分，NGS 市场可集中划分为北美、欧洲、亚太地区及其它。预计几年内，北美仍将占据全球 NGS 测序市场的最大份额，约为 40%，所占份额变化相差不大，亚太占约 20%的市场份额。随着经济的不断发展和测序市场规范化，中国测序市场增速明显，中国将进入快速发展期，有望成为全球 NGS 市场的大本营之一，2

40、012-2017 年预计年复合增长率约为 20-25%，位居全球前列。华大基因是目前国内最大的基因测序中心，约占 20-30%的市场份额。2012 年、2013 年、2014 年华大营收 7.9 亿元、10.5 亿元、11.3 亿元，年复合增长率约为 19.6%，保守估计 2015 行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12 年和 2016 年华大营收约为 13.5 亿元和 16.2 亿元。以华大基因营收为基础，市场占比约为20-30%，推测中国测序市场规模 2016 年约为 54-81 亿元，预计 2020 年将突破百亿元。图图 15：中国基因测

41、序市场规模（亿元）中国基因测序市场规模（亿元）资料来源：各公司公告，天风证券研究所 根据估算，我国约有 1700 台 NGS 测序仪，几乎都是 Illumina（约 1000 台）、Thermo Fisher（约 600 台）和 Pacific Biosciences（约 50 台）的仪器，其他的仪器约 50 台。从地理分布上来看，测序仪基本集中在一线城市，其中北京 460 台，上海 450 台，深圳 410 台。图图 16：国内测序仪分布图国内测序仪分布图 资料来源：BGI 华大科技，天风证券研究所 4.3.国内国内测序测序公司公司上下游产业链，呈现金字塔型上下游产业链，呈现金字塔型 基因测

42、序行业的产业链，上游主要是测序仪器和试剂耗材的生产商，测序仪器是生产商收入的平台，真正创造利润的是与仪器配套的试剂耗材，一家公司的仪器一般只能使用同一家公司指定的试剂耗材。中游则是提供测序服务的公司，这部分公司购买上游的测序仪器，为下游需求端提供服务，从中收入服务费。下游则分为两部分科研和临床，测序技术首先是应用与科研端，后来逐步利用成熟流程切入临床端，目前的下游市场应用广泛，百花齐放。行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 13 图图 17：基因测序产业链基因测序产业链 资料来源：天风证券研究所 在上游部分，全世界的市场份额基本集中在外企手上。近几

43、年，国内部分公司积极布局上游，主要以自主研发和 OEM 贴牌生产的模式，降低上游成本限制，大力提高盈利水平。自主研发的仪器最早上市的是华大基因，作为国内测序服务巨头，早在 2012 年华大向美国测序仪公司 Complete Genomics 发出现金收购要约，以每股 3.15 美元（不计利息）收购该公司所有股权。2014 年因为 Illumina 试剂提价，导致华大利润急速下滑，华大加快研发自产测序仪，于同年发布自主研发测序仪 BGISEQ-1000 和 BGISEQ-100，有望进一步压缩成本。表表 2：国内布局上游的公司：国内布局上游的公司 公司公司 测序设备测序设备 上市时间上市时间 模

44、式模式 华大基因 BGISEQ-1000、BGISEQ-100 2014 自主研发 BGISEQ-500 2015 华因康 HYK-PSTAR-IIA 2015 自主研发 紫鑫药业 BIGIS 2015 自主研发 瀚海基因 GenoCare（工程机）2016 自主研发 小海龟科技 Bioruler 2016 自主研发 贝瑞和康 NextSeq CN500 2015 与 Illumina 合作 OEM 达安基因 DA8600 2014 与 ThermoFisher 合作 OEM 博奥生物 BioelectronSeq 4000 2015 与 ThermoFisher 合作 OEM 资料来源：BG

45、I 华大科技，天风证券研究所 截止至 2016 年 7 月，国内 NGS 相关公司达到 600 余家，不同公司侧重点不同，基本可划分为测序服务综合、基础科研、临床应用、生信分析和个性化健康管理方面。其中涉及临床应用的公司最多，达到 156 家。其次是基础科研领域，约为 149 家。这两个方向也是目前基因测序的主要应用方向。行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 14 图图 18：国内中游公司分布国内中游公司分布 资料来源：BGI 华大科技，天风证券研究所 基因检测临床应用主要集中在四个领域，分别是产前筛查和产前诊断（NIPT）、遗传病诊断、肿瘤诊断与

46、治疗、植入前胚胎遗传学诊断（PGD/PGS），第三方检测机构需要通过 CFDA和卫计委的批准后才可开展相关工作。图图 19：国内基因检测监管部门和应用领域国内基因检测监管部门和应用领域 资料来源：天风证券研究所 目前基因检测临床应用最为广泛的是无创产前基因检测(Non-Invasive Prenatal Testing,NIPT)。传统的筛查（唐筛）早期主要检查颈项透明带厚度（NT）、绒毛促性腺激素（hCG）和 PAPP-A蛋白，检出率约为 70%。中期主要检查甲胎蛋白（AFP）、hCG、游离雌三醇（E3）、血清抑制素 A（inhibin-A）等生物标记物，检出率约为 60-95%，假阳性率约

47、为 5%。如果判断为高风险，则需要通过有创的方法进行检测，但是有创的方法可能会导致胎儿流产。行业报告行业报告|行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 15 表表 3：传统方法和：传统方法和 NIPT 的对比的对比 传统方法传统方法 NIPT 筛查 诊断 筛查 早期 中期 核型分析 测序 颈项透明带厚度(NT)hCG、PAPP-A AFP、Hcg、E3、inhibin-A 绒毛活检 羊膜腔穿刺 脐血管穿刺 取孕妇外周血 孕周 11-13 9-13 14-20 10-13 16-22 18 12-26 检出率 70%85%60-95%98%99%90%99.99%胎儿丢失

48、率 无 无 无 1-2%0.5-1%1-2.3%无 需要时间 1 天 7 天 7 天 3-4 周 3-4 周 3-4 周 7-14 天 资料来源：华大医学，天风证券研究所 NIPT 具有高准确性、高灵敏度、高特异性等特点。也是目前测序领域应用最广泛，最成熟的领域，目前中国渗透率偏低，虽然市场认为其价格下降的速度要快于渗透率提升的速度，整体行业空间天花板已现，但是由于中国庞大的人群数量，以及目前现有的竞争格局，我们认为行业依然具有极高的景气度。华大基因和贝瑞和康是中国境内 NIPT 市场主要的参与者，合计市场占有率超过 70%，我们看好龙头企业在该领域不断提升渗透率的趋势。具体内容请参考我们深度

49、报告NIPT 双巨头欲登 A 股，基因检测花落谁家 4.4.伴随着基础科研发展伴随着基础科研发展，测序测序 65 年历史是一场惊世骇俗的年历史是一场惊世骇俗的技术变革技术变革 测序技术发展历程的真正开始点是 1952 年，那一年赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，证明 DNA 是遗传物质。后来基因组学在科学研究领域迅速发展，相关技术逐步成熟，推动基因检测商业化。1987年，Applied Biosciences 公司基于 Sanger 测序原理发布第一台自动测序仪，第一代测序读长长，准确率高，后来成为人类基因组计划的主力机型，而现在也依然是测序的金标准。尽管第一代测

50、序在准确度的优势明显，但是仍然存在成本高、通量低等缺点，制约其大规模商业应用。经过技术发展和流程优化，以罗氏 454、illumina、Life 的 Solid 系统为主的第二代测序技术出现，促使测序成本以超摩尔定律下降，并且大幅提高测序速度，以前完成一个人类基因组的测序需要 3 年时间，而使用二代测序技术则仅仅需要 1 周。但是缺点就是读长太短，后续需要通过生物信息学软件进行数据组装。2008-2010 年密集出现的第三代测序技术可谓惊艳全球。第三代测序技术是单分子测序，由于不需要对样本进行扩增等前期准备工作，测序时间大幅缩小，理论准确性将提高，成本进一步下降，相比于第二代测序技术优势明显，